Принцип прямого измерения отношения сигнал-шум

Чувствительность радиоприёмных устройств и систем, используемых во всех областях практического применения электроники, определяется при заданном отношении сигнал-шум. Приведены примеры систем, для которых это отношение является одним из важных показателей качества. Цель исследования – решение актуальной проблемы измерения отношения сигнал-шум в широком диапазоне частот, упрощение требований к средствам измерений, повышение их технических и метрологических характеристик. Теоретически обоснован принцип измерения отношения сигнал-шум, состоящий в установлении точных связей этого отношения с параметрами шумовой амплитудной, фазовой и частотной модуляции сигнала. Доказана правомерность применения измерителей модуляции без изменения режима работы в качестве измерителей отношения сигнал-шум. При этом сигнал и шум не разделяются и отдельно не измеряются. Точные связи обусловливают отсутствие методических погрешностей измерения. Имеются три варианта реализации разработанного принципа измерения при использовании одного промышленного прибора (измерителя модуляции) и обеспечении прямого отсчёта отношения сигнал-шум. В двух из них нет ограничений по происхождению и виду шума. С учётом однозначной связи фазовой и частотной модуляции экспериментально проверены все варианты реализации рассмотренного принципа. Расхождения результатов измерений с исходными данными формирователя смеси сигнала и шума лежат в пределах погрешности приборов формирователя. Проведено математическое моделирование разработанного принципа измерения отношения сигнал-шум в программном пакете Mathcad, даны рекомендации по использованию принципа. Главные достоинства предложенного принципа – реализация с помощью одного промышленного прибора и метрологическое обеспечение режима измерения отношения сигнал-шум. Этот режим совпадает с основным режимом измерения модуляции. Метрологическое обеспечение режима измерения отношения сигнал-шум осуществлено в рамках существующих государственных поверочных схем. Полученные при применении рассмотренного принципа основные технические и метрологические характеристики измерителей отношения сигнал-шум определяются параметрами существующих измерителей модуляции – это широкий (до 26 ГГц) диапазон частот и малая (8 %) погрешность измерения.

1. Вахлов М. Г., Шишов Ю. А. Динамический диапазон канала крупноапертурной цифровой антенной решетки // Радиотехника. 2018. № 2. С. 94–102. https://www.elibrary.ru/yxphks

2. Беккиев А. Ю., Маковий В. А. Измерение параметров импульсных помех в пакетной радиолинии // Российский технологический журнал. 2019. Т. 7. № 3. С. 28–40. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-3-28-40

3. Варданян В. А. Методика оценки отношения сигнал-шум в волоконно-оптических системах передачи с частотным разделением каналов // Измерительная техника. 2017. № 7. С. 53–57. https://www.elibrary.ru/zdnkzn

4. Якубовский В. Л., Батенков А. А. Измерение оптического отношения сигнал-шум в когерентных системах с использованием передачи с поляризационным мультиплексированием // Аллея науки: сетевой журнал. 2021. Т. 1. № 6(57). С. 1131–1139. https://elibrary.ru/cvseiv

5. Чзан Г., Янь С. Повышение отношения сигнал-шум при лазерном измерении дальности путем подбора порога фотонного эквивалента мультипиксельного счетчика фотонов // Квантовая электроника. 2018. Том 48. № 11. С 1062–1066. https://elibrary.ru/vmieuo

6. Богданова Е. Г. Оценка OSNR в когерентных системах связи // Информационные технологии и телекоммуникации: сетевой журнал. 2017. Т. 5. № 2. С 25–33. URL: https://www.sut.ru/doci/nauka/review/20172/25-33.pdf (дата обращения: 02.03.2023).

7. Руммени Э. Й., Раймер П., Хайндель В. Магнитно-резонансная томография тела: Пер. с англ. / Под общ. ред. докт. мед. наук, проф. Г. Г. Кармазановского. М.: МЕДпресс-информ, 2017. 848 с.

8. Способ измерения отношения сигнал/шум: пат. RU 2414718 C2 / А. В. Зенькович, В. Л. Балло, В. Б. Добровольский // Изобретения. Полезные модели. 2010. № 34.

9. Зенькович А. В., Балло В. Л., Добровольский В. Б. Использование амплитудной модуляции при измерении отношения сигнал-шум аддитивной смеси гармонического сигнала и шума // Радиотехника. 2013. № 2. С. 046–049. https://elibrary.ru/pxmdrj

10. Картьяну Г. Частотная модуляция. Бухарест: Меридиане, 1964. С. 157–159.